材料概論總結(jié)
材料概論總結(jié)
一、名詞解釋
1、能源材料：能源開發(fā)、轉(zhuǎn)換、運(yùn)輸、儲存所需的材料。 2、信息材料：信息的接收、處理、儲存和傳播所需的材料。
3、結(jié)構(gòu)材料：以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，用以制造各種以受力為主的構(gòu)件材料。
4、功能材料：主要利用物質(zhì)獨(dú)特的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)或生物功能等而形成的一類材料。 5、碳素鋼：含碳量小于2%，除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)外，不含其 他合金元素的鋼。
6、合金鋼：為了改善鋼的某些性能而加入一定量的某種或幾種合金元素的鋼。
7、調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后使用的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。 8、工具鋼：用以制造各種工具用的高~中碳優(yōu)質(zhì)鋼。
9、鑄鐵：鑄造用生鐵經(jīng)重新熔煉~澆注后鑄造機(jī)器零件的金屬材料。
10、粉末冶金：將金屬粉末經(jīng)過成型和燒結(jié)制成金屬材料或機(jī)械零件的一種工藝方法。
11、灰口鑄鐵：因其斷口的外貌呈暗灰色。
12、蠕墨鑄鐵：將低碳低硅的鐵水經(jīng)過硅鐵或硅鈣孕育處理而得。
13、球墨鑄鐵：用灰口成分的鐵水經(jīng)過球化處理和孕育處理而得。
二、填空
1、從材料的使用性能考慮，將材料分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩類。
2、我國河南安陽殷墟出土的商代晚期的司母戊鼎，是使用錫青銅材料鑄造的，主要是Cu和Sn的合金。
3、元素周期表中，有84種元素是金屬元素。
4、金屬材料通常分為黑色金屬和有色金屬，其中黑色金屬主要指鐵及其合金。
5、按化學(xué)成分分類，鋼分為碳素鋼和合金鋼。
6、按冶煉設(shè)備和方法的不同，工業(yè)用鋼可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。
7、根據(jù)冶煉時脫氧程度的不同，鋼可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼。
8、按退火后的金相組織，鋼可以分為亞共析鋼、共析鋼、和過共析鋼。
9、按正火后的金相組織，鋼可以分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。
10、低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼的含碳量分別為0.04%~0.25%C、0.25%~0.60%C和0.60%~1.35%C。
11、強(qiáng)碳化物形成元素有 釩、鋯、鈮、鈦、鉭 等。（舉三例即可，中文名稱或元素符合均得分。）
12、為了形成易切鋼，常在鋼中添加 硫、鉛、鈣 、磷等元素。
13、滲碳鋼一般的熱處理工藝都是在滲碳之后進(jìn)行淬火，然后進(jìn)行低溫回火，以達(dá)到“表硬里韌”的性能。為了改善滲碳鋼的淬透性，可加入 鉻、鎳、錳、 硼 等元素。
14、大多數(shù)調(diào)質(zhì)鋼從碳含量上講一般屬于中碳鋼。調(diào)質(zhì)處理后，鋼的組織為回火索氏體。
15、碳素彈簧鋼的碳含量一般在0.60%~0.75%C之間，合金彈簧鋼的含碳量一般在0.46%~0.70%C之間。彈簧鋼中加入Si、Mn、Cr、V等，主要作用是提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。
16、鉻軸承鋼中的含鉻量以0.40%~1.65%為宜，加入鉻的主要目的是增加鋼的淬透性。
17、不銹鋼中主要包含 鉻（Cr）、鎳（Ni）和鈦等合金元素。按組織特征，不銹鋼主要分為奧氏體型、 奧氏體-鐵素體型、鐵素體型、馬氏體型和沉淀硬化型。
18、硬質(zhì)合金是用作工具材料的粉末合金，它具有高的硬度、耐磨性和紅硬性。一般以 WC、TiC、TiN等熔點(diǎn)高、硬度高的難熔化合物為主體，加入一定量的 鈷 做粘接劑，分為鎢鉻合金、鎢鈦合金、鎢鈦鉭（鈮）鈷合金和碳化鈦鎳鉬四類。
19、超硬鋁是Al~Cu~Mg~Zn系合金，是強(qiáng)度最高的一種合金。
20、工業(yè)純銅具有玫瑰色，表面氧化后呈紫色，稱為紫銅 。在工業(yè)純銅中加入合金元素可
提高其強(qiáng)度。如，黃銅即是在工業(yè)純銅中主要加入鋅元素，錫青銅即是主要加入錫 元素。
三、問答
1、金屬具有哪些特征？
1）具有金屬光澤的顏色、良好的反射能力和不透明性；
2）具有很高的強(qiáng)度和良好的延展性；
3）具有比一般非金屬材料大得多的導(dǎo)電能力；
4）具有磁、熱、光等許多物理特性；
5）表面工藝性能優(yōu)良。
2、根據(jù)冶煉時脫氧程度不同，鋼可分為哪幾類？分別有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
（1)鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。
(2)沸騰鋼中含硅量很低，鋼材表面質(zhì)量和深沖性能好；但鋼中的雜質(zhì)較多，偏析大，質(zhì)量不夠均勻。鎮(zhèn)靜鋼的組織致密，偏析小，質(zhì)量均勻。半鎮(zhèn)靜鋼介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間，偏析比沸騰鋼大有改善，使用比鎮(zhèn)靜鋼經(jīng)濟(jì)。
3、碳素鋼中除碳和鐵外，還主要包含硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素。試簡述這些元素在鋼中的作用。
（1）錳使鋼的強(qiáng)度提高；與硫合成MnS能減輕硫的有害作用。
（2)硅使鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。
（3)硫與Mn形成MnS使鋼在高溫時具有可塑性，可避免熱脆現(xiàn)象。
（4)磷雖可使鋼的強(qiáng)度、硬度有所提高，但鋼的塑性、韌性急劇降低；還使鋼的焊接性能變壞。
4、寫出下列牌號的金屬材料除鐵以外的主要成分及其平均含量（含量寫上限即可）。
45鋼：0.45%C20Cr：0.20%C；1%Cr GCr15：1%C；15%Cr 60Si2Mn：0.60%C；2%Si；1% MnW18Cr4V：1%C；18%W；4%Cr；1%V
5、為什么很多場合需要提高金屬材料的淬透性？哪些元素添加到鋼中能提高鋼的淬透性？舉5個例子說明。
（1）因?yàn)樘岣呓饘俨牧系拇阃感裕?jīng)滲碳、淬火和低溫回火后，心部強(qiáng)度提高，強(qiáng)度與 韌度配合能力提高，這樣可以達(dá)到“表硬里韌”的性能
（2）【錳、硅、鉻、釩、硼】 {20Cr；20CrMnTi；65Mn；38CrNiMo；20MnTiB}
6、根據(jù)合金元素在鋼中形成碳化物的傾向的不同，可以分為幾類？分別至少舉3例。
（1）不形成碳化物元素，如 Si,Ni,Cu,Al
（2）強(qiáng)碳化物形成元素{釩、鋯、鈦、鈮、鉭}
（3）弱碳化物形成元素，如 Nn,Cr,Mo
7、與鋼相比，鑄鐵在成分、組織、性能上有何不同。
成分：
鋼是含碳小于2.11%的鐵-碳合金；（實(shí)際中小于0.7%） 鑄鐵是含碳大于2.11%小于6.69%的鐵-碳合金。
組織：
鋼在常溫下由不同比例的鐵素體、滲碳體組成。 鑄鐵在常溫下由不同比例的萊氏體及石墨組成。
性能：
鋼具有良好的機(jī)械性能（如強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、抗疲勞性等）和工藝性能（可進(jìn)行鑄造、鍛造、焊接、切削加工等），還可以經(jīng)過熱處理進(jìn)一步改善其機(jī)械性能和工藝性能。 鑄鐵件具有優(yōu)良的鑄造性性能，良好的耐磨性及低的缺口敏感性；若合金化后，還具有良好的耐熱性和耐蝕性。
（二）
1.無機(jī)非金屬材料包括哪些材料？它們有哪些主要特征
分為陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料。
特征：具有高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性以及寬廣的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。
2.天然礦物材料的主要性質(zhì)和用途有哪些異同點(diǎn)？
（1）天然石材（大理石、花崗石、板石）性質(zhì)：具有很高的抗壓強(qiáng)度和良好的物理特征；用途：用于加工成飾面板材，做建筑的墻面、地面、柱面、臺面等飾面用，有的可作生活用具。
（2）天然粉體功能材料（硅藻土、膨潤土、沸石、海泡石、凹凸棒石）性質(zhì)：良好的吸附性、化學(xué)性能穩(wěn)定。用途：應(yīng)用廣泛
（3）其他天然礦物材料（石棉、云母、滑石、葉臘石、石榴子石）性質(zhì)：具有良好的耐熱、絕緣性能。用途：尖端技術(shù)領(lǐng)域。
3.簡述玻璃的定義和特征。按組成分類，玻璃是如何命名的？按應(yīng)用分類，玻璃的主要種類及用途有哪些？
（1）定義：是由熔融體經(jīng)冷卻、固化而成的非晶態(tài)固體。特征：透明、堅硬、良好的耐蝕、耐熱性及電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)。
（2）先列出一價元素氧化物，再列出二價主族元素氧化物和副族元素氧化物，然后列出三價以上氧化物質(zhì)（按mol濃度由小到大排列），最后為主要的玻璃生成氧化物。當(dāng)玻璃中同時包含兩種以上M2O或MO氧化物時，一般按分子量從小到大排列。
（3）（建筑玻璃、日用玻璃、儀器玻璃、光學(xué)玻璃、電真空玻璃）用途：應(yīng)用廣泛。
4.簡述陶瓷的定義。按吸水率及燒結(jié)程度的不同，陶瓷器皿分成哪三類？
（1）以無機(jī)非金屬天然礦物或化工產(chǎn)品為原料、經(jīng)原料處理、成型、干燥、燒結(jié)等工序制成的產(chǎn)品。
（2）分為{陶器、炻器、瓷器}
5.按化學(xué)，礦物組成，耐火材料分成哪幾類？它們各自的組成特點(diǎn)如何
按礦物質(zhì)組成可分硅質(zhì)制品、硅酸鋁質(zhì)品、鎂質(zhì)制品、碳質(zhì)制品、白云石制品、鋯石制品以及特殊耐火材料制品
硅酸鋁質(zhì)耐火材料：以Al2O3和SiO2為基本化學(xué)組成的耐火材料
硅質(zhì)耐火材料：以二氧化硅為主體，主要由磷石英、方石英和殘存石英及玻璃相組成的耐火材料。他的典型代表是硅磚，另外，還有白泡石磚和熔融石英磚等
鎂質(zhì)耐火材料：以鎂石作原料，以方鎂石為主要礦物組成，氧化鎂含量在80%-85%以上的耐火材料
碳質(zhì)制品：以碳或碳化物為主要成分的耐火材料
白云石制品：CaO（40％～60％）MgO（30％～42％）為主要成分
鋯石制品：含ZrO為主要成分的耐火材料
特殊耐火材料制品：由較純難熔的氧化物、碳化物、硅化物和硼化物及金屬陶 瓷構(gòu)成的耐火材料
6.無機(jī)膠凝材料有幾大類？它們的主要性質(zhì)和用途有哪些？
可分為 氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料 兩大類
氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，并且只能在空氣中保持或發(fā)展其強(qiáng)度，如石膏、石灰等； 水硬性膠凝材料則不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度，如水泥。
7.混凝土有哪些主要特點(diǎn)？各種混凝土分別適用于哪些工程？
特點(diǎn)：1）混凝土具有良好的耐久性。
2）新拌混凝土具有良好的塑性和稠度。
3）原材料來源豐富
4）生產(chǎn)混凝土要求輸入的能量要小得多。
5）混凝土不足之處：自重大、抗拉強(qiáng)度低、抗沖擊強(qiáng)度和韌性比金屬低，導(dǎo)熱系數(shù)大，保溫隔熱性較粘土磚差。
混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產(chǎn)工藝簡單，同時混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，強(qiáng)度等級范圍寬等特點(diǎn)。
對基礎(chǔ)分部有混凝土分項(xiàng)，混凝土標(biāo)號一般為C10,C20,C25等； 對主體分部有混凝土分項(xiàng)，混凝土標(biāo)號一般為C20,C25,C30等。 二次結(jié)構(gòu)中混凝土板帶，構(gòu)造柱等混凝土標(biāo)號一般為C20; 女兒墻壓頂、散水混凝土標(biāo)號一般為C10
8.簡述纖維材料的特征，各種纖維材料的主要組成及應(yīng)用范圍。
纖維具有彈性模量大，塑性形變小，強(qiáng)度高等特點(diǎn)，有很高的結(jié)晶能力，分子量小，一般為幾萬。
（1）天然纖維{植物纖維、動物纖維、礦物纖維}
（2）化學(xué)纖維{人造纖維、合成纖維、無機(jī)纖維}
應(yīng)用范圍：紡織業(yè)、軍事、環(huán)保、醫(yī)藥、建筑領(lǐng)域、生物科技、塑料
9.人工晶體材料的功能是什么？主要有哪些人工晶體材料？
功能：能實(shí)現(xiàn)電、磁、光、聲和力等能量交互和轉(zhuǎn)換。
包括半導(dǎo)體晶體、電介質(zhì)晶體、絕緣晶體、光學(xué)晶體、超硬晶體及各種敏感晶體材料等。
10.建筑砂漿有哪些基本性質(zhì)？其主要用途有哪些
性質(zhì)：在土木過程中起粘接、襯墊和傳遞應(yīng)力的作用。用途：
（1）在結(jié)構(gòu)工程中，把單塊的磚、石、砌塊等膠結(jié)起來構(gòu)成砌體；
（2）在裝配式結(jié)構(gòu)中，砌墻的勾縫，大型墻板和各種構(gòu)件的接縫；
（3）在裝飾工程中，墻面、地面及梁柱結(jié)構(gòu)等表面的抹面；
（4）天然石材、人造石材、瓷磚、錦磚等的鑲貼。
(三）高分子材料是由高分子化合物或以高分子化合物為主、輔以各種添加劑和填充料等物質(zhì)經(jīng)加工而形成的一種材料。
1、均聚物：指由一種結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵連接起來構(gòu)成的聚合物。
2、共聚物：指由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物。
3、共混物：兩種或兩種以上聚合物通過機(jī)械或溶液混合在一起的物質(zhì)。
4、聚合物的分類：塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑和密封材料 五大類；
5、塑料大致可分：通用塑料、工程塑料、特種塑料。
按受熱性能來分：熱塑性塑料（包括線型和支鏈聚合物，受熱時可熔融、流動，可以多 次重復(fù)加工成型）、熱固性塑料（體型聚合物，不熔不溶只能在加工中固化成型）。 按聚合物的主鏈結(jié)構(gòu)可將高分子化合物分：碳鏈聚合物、雜鏈聚合物、元素有機(jī)聚合 物。
6、PP：聚丙烯 PE：聚乙烯 PS：聚苯乙烯 PVC：聚氯乙烯 PF：酚醛樹脂 ABS：丙烯脂 -丁二烯-苯乙烯的共聚物
7、結(jié)晶對聚合物的性能影響：
1)結(jié)晶是高分子鏈規(guī)整排列，堆砌緊密，因而增強(qiáng)分子鍵間的作用力，使聚合物的密度、強(qiáng)度、硬度、耐燃性、耐溶劑性、耐化學(xué)腐蝕等性能得以提高，從而改善塑料的使用性能。 2）但結(jié)晶使高彈性、撕裂伸長率、抗沖擊強(qiáng)度等性能下降；對以彈性、韌性為主要使用性能的材料是不利的。
8、取向：在外力作用下，聚合物分子鏈沿外力方向平行排列。聚合物取向現(xiàn)象：包括分子鏈、鏈段的取向以及寂靜聚合物的晶片晶帶等沿特定的方向擇優(yōu)排列。未取向的聚合物材料是各向同性的，而取向后的聚合物材料是各向異性的。
9、
1）應(yīng)力：在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力 。
2）應(yīng)變：機(jī)械零件和構(gòu)件等物體內(nèi)任一點(diǎn)因外力作用引起的形狀和尺寸的相對改變。
3）沖擊強(qiáng)度：試樣在沖擊破壞過程中所吸收的能量與原始橫截面積之比。
老化：指高分子材料在加工、貯存和使用過程中，由于受內(nèi)外因素的綜合作用，其性能逐漸變壞，以致最后喪失使用價值的現(xiàn)象。
10、塑料基本性能的優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：1）質(zhì)輕、比強(qiáng)度高。2）優(yōu)異的電絕緣性能。3）減摩、耐摩性能好。4）透光及防護(hù)性能。5）減震、消音性能優(yōu)良。
不足：1）耐熱性比金屬等材料差。2）塑料的膨脹系數(shù)要比金屬大3~10倍，容易受溫度變化而影響尺寸的穩(wěn)定性。3）塑料會發(fā)生“蠕變現(xiàn)象”。4）塑料會“老化”。
11、助劑（提高性能、降低成本）
A、熱穩(wěn)定劑 ：金屬鹽、電類、有機(jī)錫。 B、改性劑：ACR、MBS。 C、填充劑：碳酸鈣、滑石粉。 D、潤滑劑：硬脂酸、石蠟。 E、墻塑劑：鄰苯二甲之酯 F、固化劑：胺類。
12、擠出成型：擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑，它是在擠出機(jī)中通過加熱、加壓而使物 料以流動狀態(tài)連續(xù)通過口模成型的方法。
注射成型：注射成型(注塑)是使熱塑性或熱固性模塑料先在加熱料筒中均勻塑化，而后由柱塞或移動螺桿推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法
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